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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.3.2010.tde-05122011-145710
Document
Author
Full name
André Takashi Matsumoto
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2010
Supervisor
Committee
Driemeier, Larissa (President)
Alves, Marcílio
Santos Junior, Auteliano Antunes dos
Title in Portuguese
Estudo do desempenho de reforços poliméricos em estruturas veiculares submetidas a impacto.
Keywords in Portuguese
Impactos veiculares
Método dos elementos finitos
Reforços estruturais veiculares
Reforços poliméricos
Simulação de proteção ao ocupante
Abstract in Portuguese
O objetivo deste trabalho é mostrar a aplicação de reforços estruturais pré-moldados utilizando o material polimérico PA66 através de simulações em elementos finitos na área de segurança veicular. Os reforços estruturais pré-moldados têm mostrado bom desempenho em testes de impacto, onde a grande vantagem está em seu reduzido peso. Estes reforços são projetados com o intuito de aumentar a rigidez das regiões que estão sujeitas a grandes deformações, estabilizando as seções do veículo que trabalham como caminho de carga durante o impacto. Inicialmente, foram executados testes estáticos e dinâmicos para caracterizar o material PA66, que foi utilizado nas simulações. Os casos de impacto estudados foram aqueles que serão adotados pelo CONTRAN em 2012 e já são adotados por outras normas de grande importância para a segurança do ocupante, como a ECE-R94, ECE-R12, ECE-R95, ECE-R32/34 e a FMVSS216. As simulações executadas no software LS-Dyna ® e MADYMO ® com a aplicação do reforço mostraram, no caso do impacto frontal na configuração ODB a 57km/h, uma redução de 70% na deformação da coluna A, bem como uma redução de 65% na deformação da coluna de direção e uma redução de, aproximadamente, 59% na região das pernas e pés do ocupante. O nível de lesões do ocupante pôde ser avaliado através do software MADYMO ® , e foi possível verificar uma redução de 23,5% na compressão do peito, 80% de compressão na tíbia, o que levaria o ocupante do veículo com este tipo de reforços sair ileso de uma colisão nas condições da norma. A aplicação dos reforços no impacto lateral possibilitou uma redução de 13,8m/s para 10,6m/s na velocidade de deformação da coluna B na região das costelas do dummy e houve um ganho de 140mm de espaço residual. Os reforços adotados para o impacto frontal e lateral proporcionaram um aumento de 47,5% de força de colapso da estrutura superior, segundo a norma FMVSS216.
Title in English
Study of polimeric reinforcements in vehicular structures subjected to impacts.
Keywords in English
Finite element method
Polymer reinforcements
Simulation of occupant protection
Vehicular impact
Vehicular structural reinforcements
Abstract in English
The objective of this work is to show the application of structural reinforcements using the polymeric material PA66 through finite element simulations in the field of vehicle safety. The preformed structural reinforcements have shown good performance in crash tests, where the great advantage is their reduced weight. These reinforcements are designed with the aim of increasing the rigidity of regions which are prone to large deformations, stabilizing sections of the vehicle that works as load path during the impact. Initially, static and dynamic tests were performed to characterize the material PA66, which was used in the simulations. The impact cases studied were those which will be adopted by CONTRAN in 2012 and already adopted by other standards of great importance for the occupant safety, such as ECE-R94, ECE-R12, ECE-R95, ECE-R32/34 and FMVSS216. The simulations performed in the software LS-Dyna ® and MADYMO ® considering the application of reinforcements in the case of frontal impact regarding ODB at 57km/h configuration, resulted in 70% reduction in the A pillar deformation and 65% in the deformation of the steering column and a reduction of approximately 59% in the occupant's legs and feet region. The occupant's injury level were assessed by MADYMO ® software, and a reduction of 23.5% in the chest compression and 80% in the tibia compression were verified. Such conditions lead the safety of an occupant of the vehicle with reinforcements in a collision event according to the standard. The application of reinforcements on side impact load case contributed to reduce the B pillar velocity at the dummy's ribs region from 13.8 m/s to 10.6 m/s and there was a gain of 140mm of B pillar residual space. Reinforcements adopted for the front and side impact load cases provided an increase of 47.5% in the upper structure crush force, according to FMVSS216 standard.
 
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Publishing Date
2011-12-09
 
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